Wydział Elektryczny Instytut Elektrotechniki i Informatyki Centrum Energetyki Prosumenckiej Energetyka Prosumencka w Wymiarach Zrównoważonego Rozwoju SYMULATOR HYBRYDOWY KLASTRA ENERGETYCZNEGO Krzysztof Bodzek AKTYWNY SYSTEM ZARZĄDZANIA ENERGIĄ W PROSUMENCKIEJ MIKROINFRASTRUKTURZE ENERGETYCZNEJ Marcin Fice Koszęcin, 9 listopada 2016r. Projekt dofinansowany ze środków NCBiR oraz NFOŚiGW w ramach programu GEKON, pt.: Rewitalizacja prosumenckich mikroinstalacji energoelektrycznych (GEKON1/O2/213877/31/2015)
00:15 00:45 01:15 01:45 02:15 02:45 03:15 03:45 04:15 04:45 05:15 05:45 06:15 06:45 07:15 07:45 08:15 08:45 09:15 09:45 10:15 10:45 11:15 11:45 12:15 12:45 13:15 13:45 14:15 14:45 15:15 15:45 16:15 16:45 17:15 17:45 18:15 18:45 19:15 19:45 20:15 20:45 21:15 21:45 22:15 22:45 23:15 23:45 Moc [MW] Politechnika OK4 (rynek WEK 一 rynek NI/EP ) Instalacja C-GEN GPZ1 Li Li+1 Schemat klastra energetycznego Li OK3 30 MW, 120 GWh KLASTER ENERGETYCZNY Li GPZ2 27 25 23 21 19 EB 110 kv/sn 17 15 6 Li+2 5 3000 110 kv/sn Li+3 4 SN/nN GPZ3 2500 2000 1500 1000 500 0 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 1. Przyłącze nn (taryfy C, G) 2. Linia nn 3. Transformator SN/nN 4. Przyłącze SN (taryfa B) 5. Linia SN 6. GPZ Li+3 OK2 3 SN/nN 2 1 OK1 4000 3000 2000 1000 0 110 kv/sn Opracowanie: J. Popczyk, M. Fice -1000-2000 -3000 0:00 5:20 10:40 16:00 21:20 K. Bodzek: Analiza symulacyjna możliwości pracy samowystarczalnego klastra energetycznego. BŹEP, 2.02.10
Interfejs PME (OK1) Wymiana danych w czasie rzeczywistym Stacja SN/nN (OK2) KSE 110 kv Bilans (OK4) Klaster (OK3)
Klaster energetyczny (OK3) Odbiorcy Prosumenci Przykładowe dobowe profile OK3 Profil produkcji Profil obciążenia Bilans Budynki użyteczności publicznej Elektrownie klastrowe Zagregowane dane stacji SN/nN
Dane z interfejsu PME (OK1) Stacja SN/nN (OK2) Symulator odbiorcy Przykładowe dobowe profile OK2 Profil produkcji Profil obciążenia Bilans Zagregowane dane różnych typów odbiorców Model biogazowni Symulator prosumenta
Interfejs PME (OK1) Możliwość automatycznego lub ręcznego sterowania modelami odbiorników Zdalny odczyt z licznika energii Przykładowy dobowy profil OK1 Sterowanie odbiornikami rzeczywistymi Profil produkcji P PV Profil obciążenia P odb Bilans mocy OK1 Model akumulatora Rzeczywisty profil produkcji
Przykładowe wyniki badań
Klaster energetyczny OK3 Rok 2015 Godzinowe bilansowanie mocy w klastrze Nadwyżka Deficyt
Miks energetyczny klastra Dobór źródeł wytwórczych Technologia Moc [MW] Produkcja [GWh] Ogniwa PV 19,1 17,7 EW 15 37,6 EB i meb 5 43,8 EB z zas. 5 27,2 Akumulator 10 (5-efektywna) - Suma 54 126 Uporządkowany bilans energii w klastrze KE (OK3) Deficyt 6 GWh (5 %) Nadwyżka 12 GWh (10 %)
Algorytm sterujący akumulatorami klastra Klaster energetyczny (OK3) Sterowanie indywidualne Technologia Moc [MW] Produkcja [GWh] Ogniwa PV 19,1 17,7 EW 9 22,5 EB i meb 8,25 72,3 C-GEN 5 15,2 Akumulator 7,1 [MWh] -0,39 Suma 41,35 127,7 Nadwyżka 10,3 Deficyt 3,0 Uporządkowany bilans energii w klastrze KE Wirtualny magazyn Technologia Moc [MW] Produkcja [GWh] Ogniwa PV 19,1 17,7 EW 9 22,5 EB i meb 8,25 72,3 C-GEN 5 18,2 Akumulator 7,1 [MWh] -0,22 Suma 41,35 130,7 Nadwyżka 12,5 Deficyt 2,0 Wirtualny magazyn Sterowanie indywidualne
Technologia C-GEN niskotemperaturowe zgazowanie biomasy/odpadów 15.01.2015 31.01.2015 Badanie nowych technologii Rok 2015 Nadwyżka C-GEN Deficyt
Cenotwórstwo czasu rzeczywistego Badanie funkcji ceny dla 5 minutowych bilansów Zakres dat: 15.01.2015 31.01.2015 Nadwyżka Wysoka cena Deficyt Niska cena
AKTYWNY SYSTEM ZARZĄDZANIA ENERGIĄ W PROSUMENCKIEJ MIKROINFRASTRUKTURZE ENERGETYCZNEJ
Wyniki analizy bez zasobnika Parametry energetyczne wybranej doby: Energia produkowana: 13 kwh Energia odbiorników: 8,5 kwh bez sterowania odbiornikami sterowanie odbiornikami
Parametr weryfikujący dla PME WW OZE = 1 - Energia oddana do KSE Energia produkowana (w PV) WW OZE 0 1 bardzo źle bardzo dobrze
Wyniki analizy bez zasobnika bez sterowania odbiornikami WW OZE = 0,18 Energia oddana: 10,5 kwh Energia kupiona: 6, kwh sterowanie odbiornikami WW OZE = 0,33 Energia oddana: 8,7 kwh Energia kupiona: 4,3 kwh
Wyniki analizy z zasobnikiem bilans bez zasobnika WW OZE = 0,33 Energia oddana: 8,7 kwh Energia kupiona: 4,3 kwh bilans z zasobnikiem WW OZE = 0,71 Energia oddana: 3 kwh Energia kupiona: 0,7 kwh Ograniczenia akumulatora: SOC 0 = 70% SOC min = 50% SOC end = 85%
MWh Zużycie roczne: 4 MWh Produkcja roczna: 2,5 MWh/rok Sprawność akumulatora 80% Energia kupiona 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 Sprzedaż nadwyżki 0,8/1 10% 30% 50% 70% 90% Wykorzystanie na potrzeby własne 10% 30% 50% 70% 90% Wykorzystanie na potrzeby własne 0,8/1 0,5/1 18
MWh Zużycie roczne: 4 MWh Produkcja roczna: 4,2 MWh/rok Sprawność akumulatora 80% Energia kupiona 4 3.5 3 2.5 2 Sprzedaż nadwyżki 0,8/1 0,8/1 0,5/1 1.5 1 0.5 0 10% 30% 50% 70% 90% 10% 30% 50% 70% 90% Wykorzystanie na potrzeby własne Wykorzystanie na potrzeby własne 19
Algorytm tworzenia bazowego profilu PME Start Pobranie prognozy produkcji OZE Pobranie bazowego WNM OSD/OHT Pobranie planowanych profili odbiorników Dobór cykli pracy odbiorników (profil wyjściowy, wyjściowy bilans PME) wg kryterium min WWE OZE Bazowy profil dobowy PME Opracowano we współpracy z A. Musialik 20
Prognozowanie produkcji PV Moc średnia prognozowana Moc maksymalna w prognozowanym okresie Moc średnia zmierzona Moc maksymalna w zmierzonym okresie Nasłonecznienie maksymalne 21
Prognozowanie produkcji PV Energia rzeczywista: 10,8 kwh Energia prognozowana: 11 kwh 22
Wydział Elektryczny Instytut Elektrotechniki i Informatyki Centrum Energetyki Prosumenckiej marcin.fice@polsl.pl 23